張君龍，胡明毅，汪愛云，張 斌，閆 博，何香香

(1.長江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100；2.中國石油 大慶油田有限責(zé)任公司 勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712；3.中國石油集團(tuán)測井有限公司 大慶分公司 ，黑龍江 大慶 163412)

塔里木盆地下古生界寒武系-奧陶系廣泛分布的碳酸鹽巖沉積層是其最為重要的油氣資源載體之一，繼塔中、塔北等一批中、上奧陶統(tǒng)大中型油氣田發(fā)現(xiàn)后[1-4]，近年來，塔中和輪南地區(qū)中深1井、輪探1井也在8 000 m以深超深層的寒武系鹽下丘灘相白云巖中獲得重大突破，展示出寒武系巨大的勘探潛力，同時(shí)也助推了進(jìn)一步探索寒武系古老深層碳酸鹽巖的勘探進(jìn)程。古城臺(tái)緣帶是油氣運(yùn)聚富集的有利區(qū)帶，奧陶系白云巖多口井已獲得工業(yè)氣流，寒武系臺(tái)緣丘灘體具有良好的成藏條件[5-6]，城探1井和城探2井陸續(xù)在丘灘體白云巖儲(chǔ)層見到了好的含氣顯示，使其成為塔里木盆地持續(xù)探索并力爭新突破的重要勘探領(lǐng)域。以往古城臺(tái)緣帶寒武系的研究主要是從臺(tái)緣結(jié)構(gòu)演化等探討生儲(chǔ)蓋配置條件，從成巖流體性質(zhì)分析儲(chǔ)層成因，而針對臺(tái)緣丘灘體內(nèi)幕沉積微相類型、沉積序列特征以及其儲(chǔ)層分布規(guī)律的研究甚少，很大程度上制約了有利勘探區(qū)帶的優(yōu)選。理論研究及勘探實(shí)踐均表明古老深層碳酸鹽巖是物性較好、規(guī)模大、不受埋深控制的有效儲(chǔ)集層，但漫長的成巖歷史造成儲(chǔ)集層成因類型復(fù)雜多樣，礁(丘)灘相原始沉積建造為表生巖溶作用、埋藏溶蝕作用等各種建設(shè)性成巖改造作用提供了約束條件，儲(chǔ)層發(fā)育受沉積相帶控制顯著[7-11]。因此，筆者基于巖心觀察、薄片鑒定、儲(chǔ)層巖相學(xué)和地球化學(xué)特征分析、地震相識(shí)別及儲(chǔ)層預(yù)測等技術(shù)方法,結(jié)合前人相關(guān)的研究成果，解析了古城臺(tái)緣帶多期丘灘體的沉積結(jié)構(gòu)類型特征及儲(chǔ)層控制因素，構(gòu)建出沉積構(gòu)型約束下建設(shè)性成巖作用改造的儲(chǔ)層分布模型，為勘探部署中預(yù)測有利儲(chǔ)集區(qū)帶提供地質(zhì)依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

塔里木盆地是中國西部一個(gè)大型疊合盆地，寒武紀(jì)-奧陶紀(jì)廣泛發(fā)育海相碳酸鹽巖沉積。寒武紀(jì)經(jīng)歷了早寒武世緩坡型臺(tái)地向晚寒武世鑲邊型臺(tái)地的演化過程，在沿塔深1井-塔中32井-城探1井一線形成了滿西寒武系臺(tái)緣帶，貫穿塔北隆起、北部坳陷的阿滿過渡帶和古城低凸起3個(gè)二級構(gòu)造單元，以滿西臺(tái)緣帶為界，呈現(xiàn)出寒武紀(jì)“西臺(tái)東盆”的主體古地理沉積格局。古城臺(tái)緣帶屬于滿西臺(tái)緣帶南段[12-14]，處于古城低凸起東側(cè)，塔東隆起西側(cè)，面積近3 000 km2(圖1a)；寒武系-奧陶系連續(xù)沉積了大套碳酸鹽巖地層，無大型不整合，下寒武統(tǒng)底部發(fā)育盆地相烴源巖，中上寒武統(tǒng)主要發(fā)育菌藻類顆粒白云巖，自下而上發(fā)育4期臺(tái)緣丘灘體。第1、2期屬于中寒武統(tǒng)，第3、4期屬于上寒武統(tǒng)，早-中奧陶世由半局限臺(tái)地向開闊臺(tái)地演化，晚奧陶世海平面快速上升及陸源碎屑注入，由淹沒碳酸鹽巖臺(tái)地泥灰?guī)r向混積陸棚海相碎屑巖沉積轉(zhuǎn)化。

圖1 塔里木盆地古城臺(tái)緣帶構(gòu)造位置(a—b)及寒武系4期丘灘體沉積層厚度(c—f)Fig.1 Structural location (a-b),and thickness map of the four-stage Cambrian mound-shoal complexes (c-f) at the Gucheng platform margin,Tarim Basin

古城低凸起為塔中隆起向東延伸的傾末端，是一長期繼承性古隆起，古城臺(tái)緣帶寒武系向海進(jìn)積發(fā)育的4期大型的臺(tái)緣丘灘體[5-6]，建隆特征顯著，呈現(xiàn)出鑲邊碳酸鹽巖臺(tái)地沉積結(jié)構(gòu)樣式，近SN向展布,緊鄰滿加爾凹陷生烴洼槽，是油氣勘探的有利目標(biāo)。古城三維區(qū)內(nèi)4期丘灘體疊合面積約1 600 km2，勘探程度低，僅城探1、城探2井兩口風(fēng)險(xiǎn)探井揭示了上寒武統(tǒng)第3、4期臺(tái)緣丘灘體，溶蝕孔洞優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育，兩口井分別見到氣層35.4 m/5層、75.8 m/3層，展示出良好的勘探潛力，繼中下奧陶統(tǒng)緩坡臺(tái)地灘相白云巖發(fā)現(xiàn)氣藏后[15-16]；寒武系臺(tái)緣丘灘體已成為該區(qū)最為重要的勘探接替新領(lǐng)域。

2 丘灘體沉積構(gòu)型

2.1 巖石組構(gòu)特征

城探1井、2井21.68 m巖心、16顆井壁取心和基本每隔5 m巖屑系統(tǒng)取樣的巖石薄片鑒定結(jié)果表明，古城臺(tái)緣帶寒武系丘灘體巖石組份較為單一，主要發(fā)育準(zhǔn)同生期粉-細(xì)晶白云巖[6，11]，局部被硅質(zhì)交代形成硅化巖，縫洞內(nèi)充填石英、方解石及中粗晶鞍狀白云石；粉-細(xì)晶白云巖或隱晶質(zhì)硅化巖中保存了多種具有指相意義的原始沉積結(jié)構(gòu)類型，主要包括球粒結(jié)構(gòu)、層紋結(jié)構(gòu)、凝塊結(jié)構(gòu)、顆粒結(jié)構(gòu)、枝狀結(jié)構(gòu)。

球粒結(jié)構(gòu)：城探1井揭示第3期丘灘體底部發(fā)育暗色泥晶成分的球形或橢球形顆粒，粒徑較小，一般小于0.2 mm，分選較好，顆粒邊界比較模糊，呈分散狀分布，多與細(xì)粒砂屑伴生(圖2a)，是與微生物凝集作用有關(guān)的微生物結(jié)構(gòu)類型[8]，反映較弱的水動(dòng)力環(huán)境特征。

層紋結(jié)構(gòu)：由含球粒粉屑藻粘結(jié)層、藻粘結(jié)-亮晶膠結(jié)球粒層及亮晶膠結(jié)粉屑層構(gòu)成的層紋結(jié)構(gòu)。城探1井中下部局部有少量發(fā)育，鏡下可見含球粒粉屑藻粘結(jié)層主要發(fā)育在粉晶白云巖中，泥晶含量較高，主要依賴微生物粘結(jié)捕獲作用形成；藻粘結(jié)-亮晶膠結(jié)球粒層球粒密集呈層分布，球粒邊界不明顯，為藻粘結(jié)為主，局部亮晶膠結(jié)(圖2b)，也是較為典型的微生物捕獲作用特征；亮晶膠結(jié)粉屑層是由分選較差的粉屑亮晶膠結(jié)而成的細(xì)晶白云巖。層紋結(jié)構(gòu)反映由弱到強(qiáng)的動(dòng)蕩的水體環(huán)境，總體為較弱的水體能量特征[17]。

凝塊結(jié)構(gòu)：是常見的微生物結(jié)構(gòu)，與藍(lán)細(xì)菌對碎屑等顆粒的捕獲、黏結(jié)作用有關(guān)[8]。露頭及古城鉆井揭示丘灘體的凝塊結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為凝塊內(nèi)部顆粒顏色較暗，分選、磨圓較差，外形不規(guī)則，邊界參差不齊、不清晰，有明顯的藍(lán)細(xì)菌微生物的黏結(jié)特征；凝塊一般大于1 mm，形態(tài)不一，凝塊間多為亮晶膠結(jié)(圖2c，d)。凝塊結(jié)構(gòu)與丘灘體沉積建造具有密切聯(lián)系的微生物結(jié)構(gòu)類型，主要發(fā)育于較深水體動(dòng)蕩的淺潮下帶。

顆粒結(jié)構(gòu)：主要與波浪破碎淘洗作用有關(guān)。城探1、2井揭示的顆粒結(jié)構(gòu)具有兩種類型特征：Ⅰ型顆粒結(jié)構(gòu)主要包括礫屑、生屑、砂屑和鮞粒結(jié)構(gòu)，礫屑內(nèi)包含表附菌枝狀石等微生物碎屑(圖2e)，生屑主要為具有體腔孔的似泡沫綿層結(jié)構(gòu)的藍(lán)細(xì)菌微生物顆粒，砂屑、鮞粒粒徑一般為1 mm，分選磨圓一般-較好(圖2f)；Ⅱ型顆粒結(jié)構(gòu)主要是砂屑、礫屑結(jié)構(gòu)，多與微生物球粒、凝塊石共生，分選磨圓一般-較差，碎屑內(nèi)部色暗，可見藍(lán)細(xì)菌藻微生物粘黏活動(dòng)跡象(圖2g，h)。顆粒結(jié)構(gòu)整體表現(xiàn)為波浪作用較強(qiáng)的水動(dòng)力環(huán)境，Ⅰ型結(jié)構(gòu)顆粒反映的水體能量明顯強(qiáng)于Ⅱ型。

圖2 塔里木盆地古城臺(tái)緣帶寒武系臺(tái)緣丘灘體巖石組構(gòu)特征Fig.2 Rock fabric features of the mound-shoal complexes at the Cambrian platform margin,Tarim Basina. CT1井，埋深7 257 m，砂屑球粒結(jié)構(gòu)白云巖；b. CT1井，埋深7 142.7 m，層紋結(jié)構(gòu)白云巖；c.蘇蓋特布拉露頭，藍(lán)細(xì)菌凝塊結(jié)構(gòu)白云巖[18]；d. CT1井，埋深7 125.6 m，砂礫屑凝塊結(jié)構(gòu)白云巖；e. CT1井，埋深6 887 m，砂屑鮞粒含表附菌礫屑Ⅰ型顆粒結(jié)構(gòu)白云巖；f. CT2井，埋深6 729.9 m，砂屑生屑Ⅰ型顆粒結(jié)構(gòu)白云巖；g. CT1井，埋深7 006 m，砂屑Ⅱ型顆粒結(jié)構(gòu)白云巖；h. CT1井，埋深7 125.6 m，砂礫屑Ⅱ型顆粒結(jié)構(gòu)白云巖；i. CT2井，埋深 6 662.63 m，含表附菌枝狀結(jié)構(gòu)礫屑硅化巖

枝狀結(jié)構(gòu)：主要為表附菌枝狀石微生物結(jié)構(gòu)特征，枝狀石主要是表附菌自身的骨架生長而成[8]。野外露頭觀察到的一般都是灌木狀叢生或密成呈團(tuán)的微觀形態(tài)[8，17-18]，而城探1、2井丘灘體頂部發(fā)育的枝狀結(jié)構(gòu)鏡下往往呈分叉的葉狀體單體或簇球狀碎片，以礫屑形態(tài)與鮞粒等高能碎屑共生(圖2e，i)，反映了其形成于強(qiáng)波浪作用下的高能水動(dòng)力環(huán)境。

2.2 微相類型劃分

在巖心和巖屑系統(tǒng)取樣進(jìn)行巖石結(jié)構(gòu)類型識(shí)別，建立單井巖相組合特征的基礎(chǔ)上(圖3)，結(jié)合井震標(biāo)定地震相差異特征以及露頭剖面特征(圖4)，古城臺(tái)緣帶寒武系丘灘體可劃分為丘基、丘核、丘翼和丘坪4種微相類型。

圖3 塔里木盆地古城臺(tái)緣帶城探1井-城探2井寒武系丘灘體連井剖面Fig.3 Well-tie cross section of the Cambrian mound-shoal complexes in Wells CT1 and CT2 at the Gucheng platform margin,Tarim Basin

丘基發(fā)育于丘灘體底部(圖4)。塔西北露頭區(qū)丘灘體底部丘基一般為準(zhǔn)層狀沉積(圖4a，b)，主要發(fā)育與球粒結(jié)構(gòu)凝塊石共生的粉屑云巖，儲(chǔ)層孔隙欠發(fā)育[17-19]；城探1井底揭示了丘灘體底部的丘基相(圖3)，主要發(fā)育含砂屑、球粒結(jié)構(gòu)粉細(xì)晶白云巖，砂屑粒度一般為粉屑，與分散球粒泥晶-亮晶膠結(jié)。露頭及鉆井揭示均表明丘基相主要發(fā)育Ⅱ型顆粒結(jié)構(gòu)和球粒結(jié)構(gòu)粉細(xì)晶云巖組構(gòu)組合特征，指示了為中低能、微生物欠發(fā)育的較深水環(huán)境。類比露頭剖面特征，井震標(biāo)定，地震剖面上丘基為強(qiáng)振幅、較連續(xù)的席狀反射特征(圖4c)。

丘核發(fā)育于丘灘體中部核心部位(圖4)。古城臺(tái)緣帶未鉆遇丘核相，塔西北蘇格蓋特布拉克、于提希等地區(qū)出露的丘灘體中，丘核主要發(fā)育亮晶膠結(jié)枝狀結(jié)構(gòu)、凝塊結(jié)構(gòu)等多種微生物白云巖組構(gòu)組合特征，其中枝狀結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為原地生長的表附菌集團(tuán)化叢生特征[17-18]，指示淺水抗浪的高能環(huán)境，發(fā)育微生物結(jié)構(gòu)儲(chǔ)集空間基質(zhì)孔及溶蝕孔洞[18-19]。蘇格蓋特布拉克露頭剖面堆積在層狀丘基上的丘核，微生物生長和黏結(jié)作用使其不顯層理構(gòu)造，但向前呈現(xiàn)出多個(gè)帚狀收斂的前積層，成層性特征較明顯，頂部削截，與于提希露頭比較頂部相帶缺失(圖4a，b)，類比古城地區(qū)城探1、2井所揭示丘灘體的地震剖面反射特征，與蘇格蓋特布拉克露頭剖面結(jié)構(gòu)特征相似(圖4a，b，c)，在地震剖面對應(yīng)丘核發(fā)育部位為弱振幅、雜亂-斷續(xù)丘狀反射特征(圖4c)。

圖4 塔里木盆地寒武系丘灘體露頭剖面結(jié)構(gòu)特征(a，b)及古城地區(qū)4期寒武系臺(tái)緣丘灘體地震剖面結(jié)構(gòu)特征(c)Fig.4 Section structural features of the Cambrian mound-shoal outcrops(a，b),and the seismic section characteristics of the four-stage mound-shoal complexes at the Gucheng platform margin(c),Tarim Basina.蘇蓋特布拉克露頭;b.于提希露頭；c.寒武系臺(tái)緣丘灘體地震剖面

丘翼位于丘核前翼或后翼(圖4)。上述的蘇格蓋特布拉克露頭丘核前端成層性特征較明顯的多個(gè)帚狀收斂的前積層，為丘前翼(圖4a)，主要為凝塊結(jié)構(gòu)、Ⅱ型顆粒結(jié)構(gòu)白云巖，遠(yuǎn)端發(fā)育球粒結(jié)構(gòu)白云巖[17-18]，于提希剖面處于丘核后部的亞平行層狀沉積為丘后翼，主體為薄層狀層紋結(jié)構(gòu)白云巖、Ⅱ型顆粒結(jié)構(gòu)白云巖[17]，露頭丘翼儲(chǔ)集空間主要為凝塊間孔隙及部分溶蝕孔洞，溶蝕作用較丘核弱[17-18]；城探1井、城探2井均鉆遇丘前翼前積層(圖3)，井壁取心及巖屑薄片鏡下鑒定表明，發(fā)育比較典型的礫屑、砂屑等Ⅱ型顆粒結(jié)構(gòu)、凝塊結(jié)構(gòu)白云巖及層紋結(jié)構(gòu)粉細(xì)晶白云巖。露頭及鉆井揭示了丘翼相主要由凝塊結(jié)構(gòu)、層紋結(jié)構(gòu)、Ⅱ型顆粒結(jié)構(gòu)及少量球粒結(jié)構(gòu)粉細(xì)晶云巖組構(gòu)組合而成，其中凝塊結(jié)構(gòu)主要發(fā)育在丘前翼，層紋結(jié)構(gòu)以丘后翼發(fā)育為主，總體上丘翼的巖石結(jié)構(gòu)特征指示了中高能中-強(qiáng)的動(dòng)蕩水體環(huán)境，丘前水體較深，能量較強(qiáng)。同樣類比與鉆井所揭示的丘灘體結(jié)構(gòu)相似的蘇格蓋特布拉克丘灘體露頭剖面，丘翼在地震剖面上為中強(qiáng)振幅、較連續(xù)的帚狀反射特征(圖4c)。

丘坪發(fā)育于丘灘體頂部(圖b，c)。丘灘體露頭頂部丘坪相發(fā)育大量Ⅰ型顆粒結(jié)構(gòu)白云巖，粒間孔、粒內(nèi)孔、凝塊間孔及溶蝕孔洞大量發(fā)育[17-19]；城探1井、城探2井均鉆遇頂部丘坪相(圖3)，主要發(fā)育鮞粒、含枝狀石礫屑、生屑、砂屑等Ⅰ型顆粒結(jié)構(gòu)細(xì)晶白云巖，亮晶膠結(jié)，表現(xiàn)出浪擊面附近強(qiáng)烈的水動(dòng)力，破碎未固結(jié)成巖的丘核等微生物巖后再沉積而成。露頭及鉆井揭示的丘坪組構(gòu)主要為Ⅰ型顆粒結(jié)構(gòu)、單體或簇球狀碎片枝狀結(jié)構(gòu)白云巖。地震剖面上為披覆在丘灘體頂部的中強(qiáng)振幅、較連續(xù)的穹狀反射特征(圖4c)。

2.3 丘灘體結(jié)構(gòu)類型

類比露頭各種微相類型不同的展布方式，基于研究區(qū)丘灘體內(nèi)幕三維地震反射特征分異性較為明顯，井震標(biāo)定劃分出各期丘灘體地震相，按照丘灘體內(nèi)幕相帶的疊置關(guān)系，確定了古城臺(tái)緣帶寒武系發(fā)育“加積型”和“前積型”兩種臺(tái)緣丘灘體沉積構(gòu)型(圖4)。

“加積型”丘灘體：相帶垂向加積疊置。于提希露頭剖面丘灘體沉積結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出自下而上丘基-丘核/丘翼-丘坪沉積能量增強(qiáng)的加積沉積序列(圖4b)，露頭頂部丘坪相部分削截缺失，前端斷失丘前翼；目前，鉆井尚未揭示該類型丘灘體，但早期中寒武統(tǒng)第1、2期丘灘體在地震剖面上自下而上呈現(xiàn)出由強(qiáng)振幅、較連續(xù)的席狀反射-弱振幅、雜亂-斷續(xù)丘狀反射-中強(qiáng)振幅較連續(xù)地震反射的變化特征，側(cè)翼為中強(qiáng)振幅、較連續(xù)的帚狀反射特征，地震相展布分異特征與露頭相帶展布特征具有較好的對應(yīng)關(guān)系，具有加積結(jié)構(gòu)特征。

“前積型”丘灘體：相帶側(cè)向前積錯(cuò)疊。鉆井揭示的晚期上寒武統(tǒng)第3、4期丘灘體內(nèi)幕地震剖面上呈現(xiàn)出一系列前積反射層，頂部具有削截特征，與蘇蓋特丘灘體露頭結(jié)構(gòu)特征極其相似(圖4a，c)，反映出相帶側(cè)向前積錯(cuò)疊結(jié)構(gòu)特征，露頭頂部削截缺失丘坪相，城探1井、城探2井自下而上分別揭示了第3期3個(gè)和第4期2個(gè)前積層(圖3，4c)。受后期成巖作用影響較小相對穩(wěn)定的δ13C數(shù)值可表征海平面的相對升降變化[20-24]，其中城探1井δ13C數(shù)值向上逐漸由正偏向負(fù)偏變小，放射性能譜測井去鈾GR(KTH)峰值及基值逐漸減小(圖3)，反映了水體向上變淺海平面下降的過程，具有底部丘基-丘翼、中部丘翼和頂部丘翼-丘坪3套海平面下降沉積旋回，對應(yīng)地震剖面上的3個(gè)前積層，可見，丘灘體呈現(xiàn)前積結(jié)構(gòu)特征，與海平面下降具有一定的對應(yīng)關(guān)系；另外，城探2井放射性能譜測井去鈾GR(KTH)峰值及基值同樣自下而上逐漸減小，向上沉積能量增強(qiáng)，但δ13C數(shù)值向上逐漸增大指示海平面上升過程(圖3)，說明丘灘體結(jié)構(gòu)特征不僅受控于海平面升降變化，與丘灘體生長速度及古地貌特征等因素也密切相關(guān)。

3 丘灘體儲(chǔ)層特征

3.1 儲(chǔ)層類型

古城臺(tái)緣帶寒武系丘灘體儲(chǔ)層主要發(fā)育具有顆粒結(jié)構(gòu)、凝塊結(jié)構(gòu)、枝狀結(jié)構(gòu)等原巖結(jié)構(gòu)特征的粉-細(xì)晶白云巖，也有部分原始沉積結(jié)構(gòu)無法識(shí)別的晶粒白云巖。通過巖心觀察及120余件鑄體薄片、掃描電鏡分析，厘定出研究區(qū)丘灘體主要發(fā)育溶蝕孔洞，礫間孔、生物鑄膜孔、生物體腔孔、晶間(溶)孔、粒內(nèi)溶孔、裂縫等儲(chǔ)集空間類型。其中溶蝕孔洞、晶間(溶)孔是主要的儲(chǔ)集空間類型?？傮w上古城寒武系臺(tái)緣丘灘體儲(chǔ)集空間類型與微相類型具有較好耦合關(guān)系，主要表現(xiàn)為孔洞型儲(chǔ)層、孔隙型儲(chǔ)層特征。

孔洞型儲(chǔ)層主要發(fā)育于丘坪相，主要儲(chǔ)集空間為較大的孔洞，孔洞邊緣凸凹不齊、一般為厘米級，取心段上部較大孔洞集中發(fā)育，最大可在3 cm以上，下部孔洞離散分布，一般小于0.5 cm，孔洞內(nèi)或被鞍狀白云石、硅質(zhì)等部分或完全充填，可見高角度裂縫和近水平裂縫，被鞍狀粗晶白云石部分或完全充填(圖5a,b)；孔洞發(fā)育段鏡下可見殘余顆粒結(jié)構(gòu)組構(gòu)選擇性溶蝕晶間溶孔、晶間孔(圖5c)，微生物體腔孔、粒間溶孔被多期硅質(zhì)世代充填，具示底構(gòu)造(圖5d，e，f)，電鏡下微孔內(nèi)石英、白云石部分充填(圖5g，h)。

孔隙型儲(chǔ)層主要發(fā)育于丘翼及丘基相，以晶間(溶)孔為主，孔隙邊緣多為港灣狀，孔隙均勻彌散分布，具有組構(gòu)選擇性溶蝕特征，與生物鑄膜孔共生，少數(shù)被方解石充填(圖5i)，凝塊間溶蝕孔縫被中-粗晶鞍狀白云石部分充填，鞍形白云石邊緣具有溶蝕特征(圖5j)，白云石晶(粒)間有瀝青充填，孔隙邊緣不規(guī)則，具擴(kuò)溶特征(圖5k)。

3.2 儲(chǔ)層物性特征

古城臺(tái)緣帶寒武系丘灘體屬Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層(圖3；表1)。整體看巖心分析物性值較低，一方面受測試樣品規(guī)格的影響，小柱塞樣品的物性分析不能完全反應(yīng)厘米級孔洞的真實(shí)孔滲特性，另一方面，如城探2井丘坪相巖心縫洞、孔隙內(nèi)硅質(zhì)充填嚴(yán)重，也是造成儲(chǔ)層物性變差的原因，城探2井下部丘翼儲(chǔ)層大規(guī)模酸壓為干層。但物性試驗(yàn)測試和測井解釋孔隙度相對值反映出丘坪相孔洞型儲(chǔ)層物性好于丘翼、丘基相孔隙型儲(chǔ)層。

4 儲(chǔ)層主控因素及分布規(guī)律

4.1 沉積作用

古城臺(tái)緣帶鉆井揭示，寒武系丘灘體向上能量增強(qiáng)的沉積序列控制下，自下而上儲(chǔ)層類型由孔隙型向孔洞型轉(zhuǎn)化，物性也隨之變好，由Ⅱ類、Ⅲ類儲(chǔ)層向上演變?yōu)棰耦悺ⅱ蝾悆?chǔ)層，表現(xiàn)出高能環(huán)境下的沉積微相儲(chǔ)集性能更優(yōu)的相控特征；另外，受沉積旋回控制，丘灘體內(nèi)部多套儲(chǔ)層呈旋回分布，每個(gè)旋回頂部儲(chǔ)集性能相對較好(圖3)。

丘灘體儲(chǔ)層的相控特性及旋回分布特征與微生物巖成儲(chǔ)機(jī)制有關(guān)。丘灘體總體上是由微生物巖構(gòu)建的碳酸鹽巖建隆[8，25-27]，大量的研究表明[10-11，17-19，27-29]，具有微生物結(jié)構(gòu)的微生物巖發(fā)育多種類型的原生孔隙，諸如枝狀結(jié)構(gòu)、凝塊結(jié)構(gòu)微生物格架孔、微生物體腔孔等，由于微生物抗浪生長習(xí)性，微生物活動(dòng)最為活躍的丘核相、波浪改造未固結(jié)成巖丘核形成的丘坪相等淺水高能環(huán)境，微生物巖最為發(fā)育，奠定了丘灘體發(fā)育大量原生孔隙型儲(chǔ)層的物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)為準(zhǔn)同生期大氣水等建設(shè)性成巖流體改造形成優(yōu)質(zhì)孔洞型儲(chǔ)層提供了良好的滲流條件；丘翼以微生物結(jié)構(gòu)和凝塊結(jié)構(gòu)為主，原生孔隙較丘核相與丘坪相欠發(fā)育[18-19]。

4.2 溶蝕作用

除了原始沉積作用提供了良好的基礎(chǔ)，溶蝕改造是古城臺(tái)緣帶寒武系丘灘體形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的必要條件，有關(guān)的溶蝕作用主要包括表生溶蝕的大氣水溶蝕作用、埋藏溶蝕的熱液溶蝕作用和有機(jī)酸溶蝕作用[9-10]。

表生溶蝕：丘灘體儲(chǔ)層巖相表征中，組構(gòu)選擇性溶蝕特征、生物鑄模孔以及大量的示底構(gòu)造，提供了丘灘體儲(chǔ)層經(jīng)歷了大氣水溶蝕的直接證據(jù)[10-11，18-19，28](圖5c、d、e、f、i)；另外，丘灘體頂部放射性能譜測井釷鈾比(Th/U)值大于7的風(fēng)化殘積層特征[23-24]、地震剖面前積視削截特征以及碳同位素向上負(fù)偏值增大的現(xiàn)象，均反映出水體逐漸變淺的丘灘體沉積過程及頂部淺水暴露氧化環(huán)境，進(jìn)一步佐證了丘灘體具備準(zhǔn)同生期大氣淡水淋濾的條件；再者，溶蝕孔洞型儲(chǔ)層主要集中在丘灘體頂部，且儲(chǔ)層分布具有旋回性，旋回頂部儲(chǔ)層較好，儲(chǔ)層分布規(guī)律與大氣水自上而下的作用方式相匹配。綜合分析表明，古城臺(tái)緣帶寒武系丘灘體優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要為大氣水溶蝕作用結(jié)果，具有相控特征。

埋藏溶蝕：儲(chǔ)層地球化學(xué)數(shù)據(jù)指示了古城臺(tái)緣帶寒武系丘灘體經(jīng)歷了強(qiáng)烈充分的外源流體的水巖反應(yīng)(表2)，具體表現(xiàn)為基質(zhì)白云石與縫洞充填鞍形白云石氧同位素并無太大分異，且較同期海相白云石氧同位素特征值(δ18O值-6.9‰～-4.8‰)偏負(fù)，鍶同位素大部分樣品87Sr/86Sr都大于同期海水值(0.708 7～0.709 4)[30]?？锥?、孔隙中充填的鞍形白云石、隱晶質(zhì)硅質(zhì)、晶粒狀硅質(zhì)以及石英晶粒等大量熱液礦物巖相特征，配合包裹體均一溫度高等因素、氧同位素負(fù)偏及87Sr/86Sr增大等地球化學(xué)特征，說明了丘灘體成儲(chǔ)過程中經(jīng)歷了多期熱液流體的水巖反應(yīng)[30-31]。硅質(zhì)、鞍形白云石等多以充填形式賦存在孔洞中，說明先有孔洞，后發(fā)生充填膠結(jié)，示底構(gòu)造很好地指示出先存孔洞多期充填的世代關(guān)系，且熱液流體往往是通過斷裂自下而上輸導(dǎo)，因而儲(chǔ)層的溶蝕改造往往還受斷裂或裂縫的分布影響，導(dǎo)致儲(chǔ)層韻律性不好[10-11]。丘灘體儲(chǔ)層旋回性特征，進(jìn)一步表明熱液作用并不是溶蝕改造儲(chǔ)層的關(guān)鍵因素，孔洞內(nèi)充填的鞍形白云石部分被溶蝕的現(xiàn)象(圖5j)，也說明熱液流體一方面會(huì)使先存孔隙被充填，而另一方面也會(huì)使儲(chǔ)層發(fā)生溶蝕改造[31]。城探1井丘灘體中下部巖屑錄井中長井段富存大量瀝青[6]，反映丘灘體經(jīng)歷過油氣運(yùn)移和充注，充填瀝青的晶(粒)間擴(kuò)溶孔隙(圖5k)，是發(fā)生有機(jī)酸溶蝕作用的重要表現(xiàn)[17-18]。熱液或有機(jī)酸溶蝕儲(chǔ)層的規(guī)模遠(yuǎn)不及大氣水溶蝕儲(chǔ)層[10-11]。

表2 塔里木盆地古城地區(qū)城探1丘灘體儲(chǔ)層地球化學(xué)特征Table 2 Geochemical characteristics of the mound-shoal complexes in Well CT1 in Gucheng area,Tarim Basin

因?yàn)榻?jīng)歷了多期多介質(zhì)外源流體強(qiáng)烈充分的水巖反應(yīng)，現(xiàn)存儲(chǔ)層原巖和膠結(jié)充填物的地球化學(xué)特征更多記錄的是最晚期強(qiáng)烈的外源流體的作用。古城地區(qū)對應(yīng)的就是強(qiáng)烈的多期熱液作用，而先前成巖流體，譬如準(zhǔn)同生期大氣淡水參與水巖反應(yīng)的地球化學(xué)記錄，經(jīng)晚期成巖流體強(qiáng)烈的改造，很難得以保留，會(huì)造成片面地夸大熱液溶蝕對儲(chǔ)層的改造作用[30-31]。雖然熱液作用及大氣水作用均會(huì)造成氧同位素δ18O值負(fù)偏及87Sr/86Sr增大，但眾多數(shù)據(jù)中，只有一個(gè)樣品測定的Sr/Ba 值小于1(圖5f)，且發(fā)育示底構(gòu)造，恰恰反應(yīng)出了早期大氣水作用的過程[10，32]。據(jù)此推測，氧同位素δ18O值負(fù)偏及87Sr/86Sr增大有可能部分是早期淡水溶蝕過程的記錄，尤其是δ18O值偏移量較小的樣點(diǎn)，熱液作用δ18O值偏移量往往大于3‰[34-36]。通過地球物理測井、地震資料的表征、儲(chǔ)層巖相的世代關(guān)系、儲(chǔ)層分布樣式、規(guī)模等綜合分析，準(zhǔn)同生期大氣水溶蝕是丘灘體形成孔洞型優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的最主要的建設(shè)性成巖改造作用，而有機(jī)酸溶蝕作用是增加丘灘體儲(chǔ)集空間的補(bǔ)充，古城地區(qū)強(qiáng)烈的熱液作用有溶蝕增儲(chǔ)特征，但對丘灘體儲(chǔ)層以充填破壞為主。

4.3 丘灘體儲(chǔ)層分布模型

高能相帶是儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)，大氣淡水溶蝕是古城臺(tái)緣帶寒武系丘灘體形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的關(guān)鍵因素。向上變淺、能量增強(qiáng)的沉積序列使丘灘體儲(chǔ)層總體上具有儲(chǔ)層物性頂部好于下部、內(nèi)部旋回性分布且旋回頂部物性較好的特征。靠近建隆核心部位的相帶水體較淺，沉積能量較高，更易接受充分的淡水溶蝕，厚度較大，溶蝕優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層較翼部更發(fā)育。不同丘灘體沉積構(gòu)型的相帶組合樣式差異，塑造了相控的儲(chǔ)層分布模式(圖6)。

加積型丘灘體生長速率快，同步于可容空間的增長速率，易于頻繁暴露于大氣淡水環(huán)境[29]。相控下，淡水溶蝕儲(chǔ)層呈“三明治”式垂向疊置分布，核心部位丘基與丘核、丘坪改造的儲(chǔ)層垂向重疊，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層較厚，橫向延展連續(xù)，規(guī)模大(圖6a)。前積型丘灘體因相對海平面持續(xù)下降，限制丘核的持續(xù)生長，丘核規(guī)模往往較小，但具有更充分的暴露機(jī)會(huì)，相帶呈側(cè)向錯(cuò)疊。相控下，淡水溶蝕儲(chǔ)層呈“倒牙刷”式側(cè)向錯(cuò)疊分布，丘基或丘翼為牙刷柄，丘核和丘坪為牙刷頭，物性較好。核心部位丘基、丘翼與丘坪儲(chǔ)層疊置，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育相對加積型丘灘體要遜色一籌(圖6b)，但持續(xù)的暴露接受淡水溶蝕，會(huì)使其儲(chǔ)層物性更優(yōu)。古城臺(tái)緣帶寒武系丘灘體埋深往往超過7 000 m，為了實(shí)現(xiàn)深層碳酸鹽巖勘探效益最大化，加積型丘灘體顯然是探索的首要主攻方向。

圖6 塔里木盆地古城地區(qū)丘灘體相控儲(chǔ)層分布模型Fig.6 Distribution of facies-controlled reservoirs in the mound-shoal complexes in Gucheng area,Tarim Basina.加積型丘灘體；b.前積型丘灘體

5 結(jié)論

1) 古城地區(qū)4期寒武系臺(tái)緣丘灘體內(nèi)幕發(fā)育丘基、丘核、丘翼、丘坪4種微相類型，向上沉積水體變淺，沉積能量增強(qiáng)，按照相帶疊置結(jié)構(gòu)特征可劃分為“加積型”和“前積型”2種沉積構(gòu)型，第1—2期為加積型丘灘體，第3—4期為前積型丘灘體。

2) 丘灘體儲(chǔ)層相控特征顯著，丘核和丘坪高能相帶有利于基質(zhì)孔隙發(fā)育，大氣淡水溶蝕作用是改造于基質(zhì)孔隙形成孔洞型優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的關(guān)鍵因素。高能相帶為基礎(chǔ)，淡水巖溶作用控制下，丘灘體頂部淺水高能相帶發(fā)育孔洞型儲(chǔ)層，儲(chǔ)層物性好，主要為Ⅰ類、Ⅱ類儲(chǔ)層，下部較深水低能相帶淡水溶蝕作用弱，以Ⅱ類、Ⅲ類孔隙型儲(chǔ)層為主；另外靠近丘灘體建隆核心部位的淺水高能相帶淡水溶蝕作用較強(qiáng)，溶蝕儲(chǔ)層更發(fā)育。總體上，丘灘體儲(chǔ)層頂部好于下部、核部優(yōu)于翼部，內(nèi)幕發(fā)育多套儲(chǔ)層，呈旋回分布，每個(gè)旋回頂部儲(chǔ)層物性較好。有機(jī)酸溶蝕作用在增加丘灘體儲(chǔ)集空間方面起到了補(bǔ)充作用，古城地區(qū)強(qiáng)烈的熱液作用對丘灘體儲(chǔ)層以充填破壞為主。

3) 差異沉積構(gòu)型約束下的大氣水溶蝕改造作用塑造了加積型丘灘體“三明治”式和前積型丘灘體“倒牙刷”式2種丘灘體相控儲(chǔ)層分布模型。古城地區(qū)第1—2期加積型丘灘體核心部位丘核、丘坪改造的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層垂向重疊，橫向延展連續(xù)，儲(chǔ)層規(guī)模大；第3—4期丘灘體相帶呈側(cè)向錯(cuò)疊，核心部位溶蝕優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層橫向分布有限，厚度也較加積型小，但長期持續(xù)的淡水溶蝕作用使其儲(chǔ)層物性會(huì)更好。因此，古城地區(qū)第1—2期加積型丘灘體是發(fā)現(xiàn)大規(guī)模、高產(chǎn)油氣藏的有利目標(biāo)。